FD SOI生态系统逐步完善 与FinFET势均力敌

FD SOI技术在物联网蓬勃发展的大环境下，以其低功耗、集成射频和存储、高性能等优势获得业界各方重视;在以芯原、Globalfoundries(格芯)、三星等为代表的企业的推动下，该产业链正逐步得到完善。

此外，在中国大力发展集成电路的当口，FD-SOI技术还给中国企业带去更多的发展空间和机遇，如何充分利用FD-SOI技术优势，实现差异化创新成了众IC设计企业的探讨重点。此外，5G网络与物联网的不断进化，对RF技术革新的强烈需求，对RF SOI技术带来更广大的市场前景。

FD SOI生态系统逐步完善

2017年以来，全球半导体市场迎来了爆发式增长，其中SOI市场预计将以29%的年复合增长率增长，预计到2022年达到18亿万美元的规模。这些都归功于汽车电子、消费类芯片、智能电子产品领域的成长，而其中，亚太地区晶圆厂又将会是主力群体。

FD SOI推广这么多年，近几年取得了阶段性的突破。中科院院士，中科院上海微系统与信息技术研究所所长王曦表示，近年来，全球晶圆厂以及相关的应用都发生了很大的转变，也取得了令人瞩目的成绩。这种成绩并不仅仅反映在传统工艺方面，也体现在SOI技术的发展上。中国将SOI工艺作为缩小与世界领先企业之间差距的着力点，一直在大力发展，目前在相关的生态搭建上已经取得了不错的成绩。例如今年格芯在成都投资成立了SOI工厂，成都政府也给予了大力的支持，并建立了相关的产业集群和产业联合体。

格芯首席执行官Sanjay Jha表示，由于SOI技术适用于多种应用，并能够改善成本和性能，因此吸引大量的客户。目前SOI技术最主要的需求来自于移动市场，物联网，RF以及汽车，这些应用都能够推动半导体产业保持两位数的增长。而中国市场是SOI技术在未来能否取得成功的关键，虽然SOI技术是一个性价比很好的解决方案，但是依然需要多方的支持。在近几年的大力推广下， SOI技术已经形成了比较广泛的生态圈。随着微缩工艺放缓，SOI技术作为一个在各方面性能表现都良好的技术，值得业界进行深入的投资。

在工艺节点进展方面，三星电子晶圆代工业务执行副总裁兼总经理 ES Jung表示，三星晶圆代工业务发展路线将包括FinFET和FD-SOI两个方向，FD-SOI平台路线如下图。目前FD-SOI工艺主要集中在28nm，但是下一代的18nm将不会太远。FD SOI工艺将以28FDS和18FDS为基础，提供基础的工艺服务，未来将开发RF和eMRAM技术。

而格芯的22FDX工艺已经ready，采用22FDX工艺的eMRAM能够为物联网、汽车、MCU等应用提供非常好的性能，快速写入速度、小尺寸等等，与FinFET相比能够提供更加优异的低功耗、高性能特性。下一代的12FDX的线路图也正式发布，将会聚焦于移动、5G、汽车、AR/VR、人工智能等多个领域，计划在2019年量产12FDX。据介绍12FDX的工作电压将低于0.4V，该技术的优势是能够改变体偏压，相比16nm和14nm的FinFET工艺，12FDX的能耗降低了50%。与14LPP和7LP工艺相比，12FDX在功耗与性能上能够提供很好的性价比。

FD SOI生态持续完善，与FinFET分庭抗礼局势形成

在应用方面，FD SOI工艺已经应用于消费电子和汽车电子产品中，对于消费电子应用而言，FD SOI工艺提供了更好的电池寿命，在汽车电子应用中，则提供了更好的能效使得集成更简单，并增加了可靠性。例如索尼新一代智能手表中的GPS，使用FD SOI工艺制造的芯片功耗能达到1mW，而目前市场上最优秀的GPS产品功耗大概在10mW，相比之下能减少5~10倍功耗。此外华米/卡西欧手表中也用到了FD SOI工艺器件。在汽车应用中，Mobileye的EyeQ4，以及NXP的i.MX8系列都应用了FD SOI来实现更好的功效。

今年的一个亮点是加入了Arm处理器的对比。采用格芯SOI技术生产的A53处理器，相比28nm HKMG工艺，减少了25%面积，43%功耗，性能提升了11%。采用该工艺的T820 Mali GPU芯片面积减少了27%，M4系列则实现了90%的功耗优势。来自加州大学伯克利分校的研究团队从2011年至今，已经设计了10款采用28nm FD-SOI工艺的开源处理器架构RISC-V芯片，其中9个完成了功能测试，6款对外发布，1款进入生产阶段。采用的是意法半导体的28nm FD SOI。

众多电子设计自动化(EDA)公司正积极研发与FD-SOI相关的IP。Cadence和Synopsys已有经过验证的FD-SOI IP，目前已经有10家中国客户在一年内流片或有测试芯片。作为本土的IC设计服务企业，芯原微电子(VeriSilicon)一直重点关注并推动着FD SOI的发展，前后与意法半导体、三星、格芯等企业合作推出了多款FD SOI工艺的产品，并在衬底偏置技术的探索及产品设计方面，投入了很大人力，取得了多个技术成果。

在当前大热的人工智能领域，FD SOI显然也是大有可为。市场统计和咨询公司IBS首席执行官Handel H Jones博士表示，物联网、人工智能和深度学习将会成为未来中国半导体市场主要的驱动力。在巨大的市场需求面前，未来市场一定是属于AI和深度学习的，而所有重要的市场发展方向和需求都在指向高性能与低功耗，而这正是FD SOI工艺的优势所在。对于12nm的FD SOI来说，其Gate成本会比7nm的FinFET工艺降低27.0%，再有，FD-SOI的背偏压能力是低功耗的一大法宝，这一优势今后还会保持。

显而易见，中国FD SOI生态正在形成。“中国应该‘两条腿走路’，同时发展FinFET和FD SOI，尤其要抓住FD SOI这个中国晶圆厂‘弯道超车’，也是中国无晶圆厂半导体厂商‘换道超车’的历史机遇。”芯原控股有限公司创始人/董事长兼总裁戴伟民博士指出。FD-SOI工艺无论是技术演进、产品落地、生态系统建设等方面，都向前进了一大步。不过，目前FD SOI的市场规模还是相对较小，产品还处于冲量阶段，期待这一市场尽快迎来真正的爆发。

5G驱动RF SOI需求快速爆发

FD SOI快速发展的同时，RF SOI也获得了越来越多的关注。现今大多数RF应用在智能手机、WiFi等无线通信领域，其中绝大多数使用了RF SOI工艺制造。在手机网络转向LTE或5G的过程中，设备设计会更加复杂，并且随着5G与物联网的不断进化，迎来新一轮智能手机的更新换代，这一切都需要更加成熟的RF技术支持。这些都意味着对RF技术革新的强烈需求，以及一个潜力巨大的RF SOI硅片需求。

上海新傲科技总经理王庆宇博士指出，随着4G网络的普及，5G网络的到来以及物联网的兴起，一个无线新时代即将来临，他们正在重塑人们的生活习惯。不管是终端的移动和物联网市场，还是新傲，都继续看好RF SOI。为此，新傲科技已准备就绪，2016年已成功通过汽车电子客户的质量认证，并在下边年达成量产。今年初已经成功送样多家国际RF客户，预计四季度实现大批量供应。

新傲是一家研发和制造SOI材料的企业，是国内领先的高端硅基材料公司。新傲采用SIMOX，BONDING，SIMBOND和Smart-Cut等四种技术，满足世界主流IC生产线的需求。新傲的SOI材料广泛应用于射频器件、汽车电子、MEMS和光电子等领域。据王庆宇介绍，新傲目前的年产量规模已达到10万片，预计2018年中可以达到15万片，随着全球RF市场的不断升温，新傲有计划进一步扩大产能，以缓解当下供不应求的状况。

SOI产业联盟联合执行总裁Giorgio CESANA介绍说，SOI联盟成立于2007年10月，是一个聚集了各类从事SOI为基础技术的公司的非盈利协会，旨在促进SOI技术的发展并加速SOI市场的增长，覆盖从学术界到材料、设备、制造、IP设计以及IC应用。目前该联盟已有28家成员单位，并在不断扩大。

SOI产业联盟Carlos MAZURE指出，5G已经带来了更多的机会给产业，一个是sub-6GHz，一个是毫米波，这两个方向带来了很多市场机会，尤其是中国很多企业进入了这两个新领域。中国的RF市场正在快速增长，RF SOI已经成为一个业界标准，不论是苹果、三星、索尼还是其他手机，都采用了该技术。

包括Tower Jazz、索尼、中国移动、RDA、中芯国际、Smartmicro(慧智微电子)等来自RF SOI生态系统的各环节企业都分享了对该领域市场的展望。RF器件和制造工艺市场正在升温，这种态势对于智能手机中使用的两个关键组件——射频开关器件和天线调谐器尤为明显。射频器件制造商及其代工合作伙伴继续推出基于RF SOI工艺技术的传统射频开关芯片和调谐器。

慧智微电子2012年成立，2016年6月以投后6亿人民币估值完成了9,200万人民币的融资，成为已批量出货的几家射频器件明星公司之一。该公司采用了全新的“可重构”的架构：SOI +GaAs的方式来实现多频多模RF前端器件的集成，其4G射频前端产品已被中兴和一些白牌厂商开始采用。